客運(yùn)專線車站防護(hù)區(qū)段設(shè)計(jì)方案優(yōu)化研究

郭大帥

客運(yùn)專線正線車站股道區(qū)段多采用ZPW-2000 有絕緣移頻軌道電路。2021 年8 月19 日，國(guó)鐵科法〔2021〕24 號(hào)文（簡(jiǎn)稱“24 號(hào)文”）對(duì)《高鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》作局部修訂，要求出站信號(hào)設(shè)在距離警沖標(biāo)不小于5 m 或鄰近對(duì)向道岔的基本軌縫處，站臺(tái)兩端頭至出站信號(hào)機(jī)設(shè)防護(hù)區(qū)段［1］。對(duì)于不同防護(hù)區(qū)段長(zhǎng)度、應(yīng)答器距離站臺(tái)端頭絕緣節(jié)5 m 等與特定車載的匹配研究，現(xiàn)有文獻(xiàn)均未涉及。

某客運(yùn)專線車站設(shè)防護(hù)區(qū)段，聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間發(fā)現(xiàn)防護(hù)區(qū)段長(zhǎng)度超過100 m 時(shí)，裝備H 型車載的動(dòng)車組會(huì)產(chǎn)生制動(dòng)；側(cè)線通過時(shí)，裝備T 型車載的動(dòng)車組發(fā)生掉碼引起列車制動(dòng)。本文對(duì)這2 個(gè)問題進(jìn)行分析研究。

1 問題提出

客運(yùn)專線正線股道分割、側(cè)線股道設(shè)防護(hù)區(qū)段的典型車站，股道內(nèi)站臺(tái)、信號(hào)機(jī)、防護(hù)區(qū)段、應(yīng)答器組等設(shè)備布置示例見圖1。圖1 中，為防止司機(jī)因?qū)?biāo)停車誤差導(dǎo)致列車接收到防護(hù)區(qū)段H 碼從而引發(fā)緊急制動(dòng)，防護(hù)區(qū)段距站臺(tái)端部的距離（a值）按照5 m設(shè)計(jì)［2］?？瓦\(yùn)專線車站股道有效長(zhǎng)度L股=650 m，站臺(tái)長(zhǎng)度L站臺(tái)=450 m，信號(hào)機(jī)距離警沖標(biāo)L警沖標(biāo)=5m［3］，防護(hù)區(qū)段標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度L防=（L股-L站臺(tái)-2a-2L警沖標(biāo)）/2=90 m。對(duì)于較大車站，部分股道有效長(zhǎng)大于650 m，L防存在大于90 m的情況。

圖1 典型車站股道信號(hào)設(shè)備布置示例

24 號(hào)文對(duì)第14.4.8 條進(jìn)行修訂，增加第3 款：設(shè)防護(hù)區(qū)段的股道，出站應(yīng)答器組應(yīng)設(shè)置在防護(hù)區(qū)段內(nèi)，靠近站臺(tái)的應(yīng)答器宜距站臺(tái)側(cè)絕緣節(jié)

5 m。

某客運(yùn)專線車站股道設(shè)防護(hù)區(qū)段，某站11 條股道（含正線股道2 條）共設(shè)置18 個(gè)防護(hù)區(qū)段，長(zhǎng)度從111~212 m 不等［4］。系統(tǒng)聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間發(fā)現(xiàn)與防護(hù)區(qū)段長(zhǎng)度、出站應(yīng)答器布置［5-6］有關(guān)的2個(gè)問題：

1）裝備某H型車載動(dòng)車組經(jīng)過長(zhǎng)度超過100 m的防護(hù)區(qū)段時(shí)產(chǎn)生制動(dòng)（問題1）。

2）裝備某T 型車載動(dòng)車組以接近80 km/h 速度側(cè)向通過防護(hù)區(qū)段后產(chǎn)生制動(dòng)（問題2）。

2 問題分析

該站各股道防護(hù)區(qū)段與相鄰股道區(qū)段軌道電路基準(zhǔn)載頻［7］不同，［CTCS-1］信息包單獨(dú)描述了防護(hù)區(qū)段軌道區(qū)段信息，出站有源應(yīng)答器距離站臺(tái)端頭絕緣節(jié)10 m。

2.1 出站應(yīng)答器丟失（問題1）

某H 型ATP 車載邏輯：檢測(cè)到出站信號(hào)機(jī)的軌道電路長(zhǎng)度小于100 m 時(shí)，判定該區(qū)段為防護(hù)區(qū)段，軟件將對(duì)防護(hù)區(qū)段和站臺(tái)范圍軌道區(qū)段進(jìn)行合并處理，不會(huì)丟失出站應(yīng)答器；若防護(hù)區(qū)段軌道電路長(zhǎng)度大于100 m，軟件不會(huì)進(jìn)行防護(hù)區(qū)段和站臺(tái)范圍軌道區(qū)段的合并處理，列車進(jìn)入防護(hù)區(qū)段，運(yùn)行100 m 內(nèi)收到的應(yīng)答器判定為反向出站應(yīng)答器并將其報(bào)文丟棄。H 型ATP 車載在股道發(fā)車時(shí)丟棄出站應(yīng)答器報(bào)文，在后續(xù)運(yùn)行中未再收到新的應(yīng)答器，認(rèn)為未按預(yù)期收到出站應(yīng)答器，按照丟失出站應(yīng)答器處理（轉(zhuǎn)入部分模式），輸出B7制動(dòng)。

2.2 應(yīng)答器載頻預(yù)告與接收的地面載頻信息逆序（問題2）

典型的3種車載判斷過絕緣節(jié)邏輯如下。

1） 某S 型車載：根據(jù)［CTCS-1］信息包給出的區(qū)段載頻及長(zhǎng)度信息判斷過絕緣節(jié)。50 m 欠讀誤差作為開窗量，車載判斷車頭位置超過預(yù)告載頻終點(diǎn)50 m后視為進(jìn)入下一區(qū)段。

2） 某H 型車載：根據(jù)［CTCS-1］信息包給出的區(qū)段載頻及長(zhǎng)度信息判斷過絕緣節(jié)。欠讀誤差（運(yùn)行后方相鄰區(qū)段長(zhǎng)度×2%）加設(shè)備安裝偏差為開窗量，車載判斷車頭位置超過預(yù)告載頻終點(diǎn)開窗量長(zhǎng)度后視為進(jìn)入下一區(qū)段。

3） 某T 型車載：軌道電路信息接收單元（TCR）先后接收到絕緣節(jié)兩側(cè)不同的基準(zhǔn)載頻時(shí)判斷過絕緣節(jié)。通過綜合判斷走行距離、過絕緣節(jié)信息識(shí)別列車所在位置。

S 型、H 型車載，通過走行距離判斷列車位置，列車到達(dá)某個(gè)位置按應(yīng)答器預(yù)告載頻接收地面信息，不受過絕緣節(jié)信息影響；T型車載的列車定位、載頻接收受過絕緣節(jié)信息影響。因此，在某種條件下，過絕緣節(jié)信息與應(yīng)答器預(yù)告載頻時(shí)序顛倒時(shí)，會(huì)影響列車定位及地面信息接收。

假設(shè)車站側(cè)線股道及兩側(cè)載頻布置依次為AB-A-B-A （如圖1 中9DG、4G1、4G2、4G3、8DG）［8］，經(jīng)查閱相關(guān)資料，TCR 載頻正常解碼時(shí)間為0.72~0.9 s，應(yīng)答器報(bào)文正常解碼時(shí)間為5 ms。防護(hù)區(qū)段靠近站臺(tái)端頭絕緣節(jié)距離出站有源應(yīng)答器10 m，而在10 m 內(nèi)TCR能夠解碼獲得載頻的列車速度不超過40 km/h。當(dāng)列車以較高速度（如80 km/h）通過側(cè)線或發(fā)車時(shí)，T 型車載會(huì)先收到應(yīng)答器信息后收到過絕緣節(jié)信息，出站應(yīng)答器組預(yù)告當(dāng)前所處防護(hù)區(qū)段載頻為B，出站信號(hào)機(jī)內(nèi)方第一個(gè)區(qū)段載頻為A，因收到載頻變化信息在收到應(yīng)答器預(yù)告載頻信息之后，誤以為B 變化為A（實(shí)際為A 變化為B），此時(shí)車載認(rèn)為載頻為B 的防護(hù)區(qū)段已走完，列車越過出站信號(hào)機(jī)進(jìn)入了咽喉區(qū)載頻為A 的區(qū)段。當(dāng)預(yù)告載頻（咽喉區(qū)載頻為A的區(qū)段）與接收到的實(shí)際載頻（防護(hù)區(qū)段載頻B）不一致超過容忍值（開窗量）時(shí)，ATP 判斷應(yīng)答器預(yù)告的載頻與實(shí)際接收到的載頻不一致，車載人機(jī)界面顯示27.9 Hz 的檢測(cè)碼（即掉碼），從而引起動(dòng)車組制動(dòng)［9］。

3 解決方案

3.1 優(yōu)化防護(hù)區(qū)段載頻設(shè)置（方案1）

按照《列控系統(tǒng)應(yīng)答器應(yīng)用技術(shù)條件》（Q/CR 769—2020）第6.5.15.6 規(guī)定：一個(gè)閉塞分區(qū)內(nèi)，當(dāng)多個(gè)相鄰軌道區(qū)段基準(zhǔn)載頻相同時(shí)，軌道區(qū)段應(yīng)合并。若側(cè)線股道內(nèi)3 個(gè)相鄰軌道區(qū)段基準(zhǔn)載頻相同，［CTCS-1］信息包將防護(hù)區(qū)段與相鄰股道區(qū)段合并為一個(gè)軌道區(qū)段，當(dāng)防護(hù)區(qū)段長(zhǎng)度超過100 m 時(shí)，將不會(huì)丟失出站應(yīng)答器；同時(shí)由于不存在過站臺(tái)端頭絕緣節(jié)，應(yīng)答器載頻預(yù)告與接收的地面載頻信息逆序問題也將不存在。因此可將防護(hù)區(qū)段與股道區(qū)段按相同基準(zhǔn)載頻布置，［CTCS-1］信息包描述G1/G2/G3為一個(gè)軌道區(qū)段。該方案不限制防護(hù)區(qū)段和出站應(yīng)答器設(shè)置［10］，但對(duì)防護(hù)區(qū)段載頻布置有限制，對(duì)于即將開通或已開通項(xiàng)目，為配合防護(hù)區(qū)段載頻調(diào)整，列控中心、應(yīng)答器、軌道電路、電纜等均需改動(dòng)，改造代價(jià)高、周期長(zhǎng)，因此該方案適用于新建項(xiàng)目。

3.2 修改車載軟件（方案2）

地面載頻布置維持B-A-B，H 型、T 型車載軟件進(jìn)行升級(jí)修改。

1）經(jīng)調(diào)研，客專車站最長(zhǎng)到發(fā)線股道長(zhǎng)910 m（警沖標(biāo)到警沖標(biāo)長(zhǎng)度），考慮站臺(tái)長(zhǎng)450 m，出站信號(hào)機(jī)距離警沖標(biāo)5 m，信號(hào)機(jī)、站臺(tái)均居中布置，防護(hù)區(qū)段距站臺(tái)端部的距離（a值），則防護(hù)區(qū)段長(zhǎng)為（910 m-10 m-450 m）/2-a=225 m，因此，H型車載軟件修改為“檢測(cè)到出站信號(hào)機(jī)的軌道電路長(zhǎng)度小于225 m 時(shí)，判定該區(qū)段為防護(hù)區(qū)段”，這樣出站應(yīng)答器能夠被車載正常識(shí)別。

2）T 型車載軟件增加絕緣節(jié)使用判斷條件，根據(jù)［CTCS-1］信息包中描述的軌道區(qū)段信息，在絕緣節(jié)接收窗口內(nèi)收到絕緣節(jié)，且絕緣節(jié)后的載頻與應(yīng)答器預(yù)告的下一段載頻一致，才使用該絕緣節(jié)。不會(huì)將收到應(yīng)答器之后的過絕緣節(jié)認(rèn)為是列車進(jìn)入下一區(qū)段發(fā)生的載頻變化。

該方案不限制防護(hù)區(qū)段載頻、出站應(yīng)答器布置，適應(yīng)的防護(hù)區(qū)段范圍廣，適用于改造項(xiàng)目。

4 結(jié)束語

客運(yùn)專線車站設(shè)置防護(hù)區(qū)段［11］是工程實(shí)踐中面臨的新課題，針對(duì)聯(lián)調(diào)聯(lián)試期間出現(xiàn)的應(yīng)答器丟失問題，H型車載已完成軟件升級(jí)，再未發(fā)生因丟失出站應(yīng)答器組而輸出制動(dòng)的情況；對(duì)于應(yīng)答器載頻預(yù)告與接收的地面載頻信息逆序引發(fā)的列車制動(dòng)問題，T型車載已完成軟件升級(jí)，解決了車載因誤認(rèn)為預(yù)告載頻區(qū)段與實(shí)際載頻區(qū)段不一致而掉碼的問題。針對(duì)新建項(xiàng)目采用優(yōu)化防護(hù)區(qū)段載頻設(shè)置，改造項(xiàng)目采用修改車載軟件的解決方案，能夠?yàn)楣こ讨蓄愃茊栴}的解決提供有益借鑒。